第四章：表面活性剂的应用 - 2012年聊城大学胶体和界面化学课件.pptVIP

第四章：表面活性剂的应用 §第一节 表面活性剂的加溶作用 加溶作用所形成的是热力学上稳定的均相体系。注意应将加溶作用与乳化作用分开，后者是不溶液体分散于水中或另一液体中，形成热力学上不稳定的多相分散体系。 1．加溶作用的几种可能方式 通过X射线衍射、紫外光谱及核磁共振谱，以及其它方法的研究，加溶作用中加溶物与胶团的关系，有如下几种方式： (2)加溶物加溶于胶团的定向表而活性剂分子之间，形成“栅栏” (Palisade)结构。 较长的极性分子，如长链醇、胺等，则加溶于胶团“栅栏”之间，非极性碳氢链插入胶团内部，极性头则混合于表面活性剂极性基之间，通过氢键或偶极子相互作用联系起来。当极性有机物的碳氢链较大(碳原子数较多)时，极性分子插入胶团的程度将增加，甚至极性头也将被带入胶团中(见图b)。 (3)加溶物加溶于胶团的表面，即胶团—溶剂交界处。 对于较易极化的碳氢化合物，如短链芳香烃类(苯，乙苯等)，开始加溶时可能被吸者于胶团—水的界面处；加溶量增多后则可能插入表面活性分子“栅栏”中，甚至可能更探地进入胶团内芯’。在季铵盐类表面活性剂胶团表面此种情况特别容易发生，因为芳香烃的π电子易于与阳离子胶团表面作用。 §第一节 表面活性剂的加溶作用和微乳液 2. 影响加溶作用的一些因素 从加溶作用的几种可能方式看出，加溶作用的大小和加溶物及加溶剂(表面活性剂)的结构有关，与胶团数目的多少（cmc）有关。 (1)表面活性剂的结构 加溶量一般与胶团大小有关，形成的胶团越大或聚集数越大，加溶量也越大。在表面活性剂同系物中，形成的胶团大小随碳原子数增加而增加(cmc减小，聚集数增加），有机物碳原子数较多者，基本上被加溶于胶团内部，加溶作用亦随之而增强 二价金属的烷基硫酸盐比相应的钠盐有较大的加溶能力， 亲油基有分支的表面活性剂，其加溶作用较直链者小。 有不饱和结构者加溶作用亦较差(此亦与cmc及胶团聚集数有关)。 非离子表活剂的加溶能力较强。 具有相同亲油基的表面活性剂一般对烃类及极性有机物的加溶作用顺序是： 非离子表活剂＞阳离子表活剂＞阴离子表活剂 (3)有机物添加剂的影响 非极性化合物(如烃类)加溶于表面活性剂溶液，会使胶团胀大，有利于极性有机物插入胶团“栅栏”中，亦即增加极性有机物的加溶程度。反过来，当溶液中加溶了极性有机物后，同样会使碳氢化合物的加溶程度增加。极性有机物的碳氢链越长，极性越小(即越不易形成氢键)，使碳氢化合物的加溶程度增加越多。例如，增加加溶的能力为：RSH＞RNH 2＞ROH。 加溶了一种极性有机物会使另一种极性有机物的加溶程度降低。例如在十二烷苯硫酸钠水溶液中加入长链醇以后，油酸的加溶程度降低。 这可能是两种极性有机物争夺胶团“栅栏”位置的结果。 （4)无机盐效应 少量无机盐加到离子表面活性剂溶液中， 可增加烃类的加溶程度， 但却减少极性有机物的加溶程度。 无机盐的加入使离子表活剂的cmc大为降低，并且使胶团聚集数增加，胶团变大，其结果是增加了碳氢化合物的加溶。另一方面，加盐使胶团“栅栏”分子间的电斥力减弱，“栅栏”排列得更加紧密，从而减少了极性化合物加溶的可能位置，表现出极性有机物加溶程度的降低。但若极性有机物的极性较弱(即碳氢链相对校长)，此时极性有机物的性质接近非极性物，加溶位置已向胶团内核过渡， 故无机盐的加入可能使表面活性剂溶液的加溶作用增加。 (5)温度的影响 温度对加溶作用的影响，因表面活性剂及加溶物的不同而各异。 对于离子表面活性剂，增加温度一般会引起极性与非极性物的加溶程度增加，其原因可能是热运动使胶团中能发生加溶的空间加大。 对于有聚氧乙烯基的非离子表面活性剂，温度增高时，聚氧乙烯基的水化作用减小(与水联结的氢链发生破坏)，胶团较易形成。聚集数变化，特别是当温度升至接近表面活性剂的浊点时，胶团聚集数剧增，这就使非极性碳氢化合物以及卤代烷烃类的加溶程度有很大提高。 3．加溶作用的一些应用 乳液聚合 原料(高分子单体)分散于水中形成乳状液，在催化剂的作用下进行聚合。 过去把单体原料直接聚合时，由于聚合过程放热，不断生成的高分子物质使体系粘度大大增加。影响热传导，操作温度难控制，易产生不需要的副产品。乳液聚合则改进了此种状况，而且反应速度有很大的提高。 乳液驱油 提高采收率的一种办法，就是设法将黏附在岩层砂石上的油“驱赶”出来，即所谓“驱油”。利用表面活性剂在溶液 中形成胶团的性质，加一定量的助溶剂(大多是醇类，促进胶团形成)、油及水，便形成了均匀的“胶团溶液”。此溶液能把原油溶解，有足够的粘度，很好润湿岩层，遇水亦不分层；在岩层间推进时能有效地洗下粘附于砂石上的原油，达到提高采收率的目的。 洗涤 在洗涤过程中“加溶”起着去除油垢的重要作用。在 “干洗”过程中，表面活性剂在非